[實(shí)用新型]一種具備大擴(kuò)挖能力的TBM刀盤

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201922037205.8
• 申請日: 2019-11-22
• 公開（公告）號: CN210977490U
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李建斌;張寧川;陶磊;金雪紅;王建;楊添任
• 申請（專利權(quán)）人: 中鐵工程裝備集團(tuán)有限公司
• 主分類號: E21D9/08
• 分類號: E21D9/08;E21D9/087
• 代理公司: 鄭州優(yōu)盾知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41125
• 代理人: 高園

本實(shí)用新型公開了一種具備大擴(kuò)挖能力的TBM刀盤，解決了現(xiàn)有技術(shù)中大盤擴(kuò)挖效率低，操作不靈活的問題。本實(shí)用新型包括刀盤本體、耐磨環(huán)和擴(kuò)挖裝置，刀盤本體的面板上設(shè)有刀具，耐磨環(huán)設(shè)置在刀盤本體上且位于面板的后方，所述刀盤本體背部設(shè)有沿徑向設(shè)置的擴(kuò)挖裝置，耐磨環(huán)上設(shè)有供擴(kuò)挖裝置伸縮運(yùn)動的開口槽，刀盤本體的面板上設(shè)有刮渣口。本實(shí)用新型利用刀盤在軸向的厚度，設(shè)置兩處液壓控制的銑挖頭，銑挖頭與刮板座之間采用異形結(jié)構(gòu)件連接，能夠時間銑挖頭與刮板之間的聯(lián)動；在刀盤的旋轉(zhuǎn)破巖的過程中，銑挖頭旋轉(zhuǎn)切削，由油缸控制伸出量，實(shí)現(xiàn)刀盤直徑方向上的擴(kuò)挖，且擴(kuò)徑后，刮板能夠及時收集擴(kuò)挖產(chǎn)生的的石渣到皮帶機(jī)，提高掘進(jìn)效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及盾構(gòu)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種具備大擴(kuò)挖能力的TBM刀盤。

背景技術(shù)

全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）是一種集機(jī)械、電子、液壓、激光等技術(shù)于一體的大型隧道掘進(jìn)裝備，在山嶺隧道、引水工程及城市地鐵的建設(shè)中發(fā)揮著重要作用。TBM有多種類型，能夠完成多種復(fù)雜地質(zhì)的隧道掘進(jìn)任務(wù)。但是隨著我國高速鐵路的發(fā)展，一大批諸如川藏鐵路、西延高鐵、成昆高鐵等國家級工程陸續(xù)實(shí)施，這些高鐵項(xiàng)目工程意義大，隧橋占比高，施工難度大。要求隧道質(zhì)量好，施工成本低，建設(shè)工期短。各種不良的地質(zhì)的隧道建設(shè)都需要有不同的應(yīng)對措施，對一些隧道埋深大、地應(yīng)力高的工程，極易發(fā)生圍巖收斂，甚至巖爆。對于巖爆問題，可以采用對洞壁進(jìn)行噴水、鉆孔等方式釋放應(yīng)力；也可以采用及時的初期支護(hù)措施或管片支護(hù)，保護(hù)施工人員和設(shè)備安全；也可以采用降低掘進(jìn)速度的方式減少對圍巖的擾動，預(yù)留出應(yīng)力釋放的時間。這些措施的綜合使用，能夠應(yīng)對大部分的巖爆問題。但是針對圍巖收斂地層，現(xiàn)有的方式是增大扭矩和推力，在圍巖收斂卡住刀盤或盾體時，通過強(qiáng)大的扭矩和推力，強(qiáng)行推動設(shè)備脫困，這種措施的效果是有限的，因?yàn)橥屏团ぞ夭豢赡軣o限的增大、結(jié)構(gòu)設(shè)計的強(qiáng)度和剛度也不是無限大，所以這種方式是備用措施；另一種方式就是增大洞壁與盾體之間的間隙，以空間換時間，在收斂圍巖抱住盾體之前，TBM迅速掘進(jìn)通過。這種方式得到行內(nèi)專家的一致認(rèn)可。

要增加洞壁與盾體之間的間隙，目前有兩種方式，一是設(shè)計可伸縮盾體，盾體為分塊式設(shè)計，在遇到收斂地層時，盾體收回，可有效避免盾體被卡住。但是由于盾體內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計及部件配置的要求，回收的距離有限，在大變形地層中，這種措施就失去作用。二是增大刀盤開挖直徑。也有兩種方式，一是更換刀盤，或者更換分塊刀盤的邊塊，這種措施操作起來非常困難，涉及刀盤運(yùn)輸、空間、吊裝等一系列的問題，耗費(fèi)時間長，費(fèi)用高，需有條件才能實(shí)施；另一種就是刀盤本身具備擴(kuò)挖能力，無需對刀盤進(jìn)行大的改動，即可實(shí)現(xiàn)刀盤開挖直徑的增大。

常規(guī)的全斷面硬巖掘進(jìn)機(jī)刀盤的擴(kuò)挖是增加邊刀墊塊，就是將刀盤外側(cè)邊滾刀繼續(xù)向外偏移，這樣能夠增大刀盤的開挖直徑，這種方式有三個缺陷，一是每一把邊刀外移，都需要定制不同的刀具墊塊，且一套墊塊確定以后，刀盤開挖直徑的增大值是固定的，洞徑的擴(kuò)大值由墊塊的厚度決定，因此采用這種方式得到的擴(kuò)挖洞徑一般是階梯狀，無法實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)的實(shí)時變徑；二是每一把邊滾刀增加墊塊的操作均費(fèi)時費(fèi)力。安裝刀具墊塊時，需要將這把邊刀所在位置的隧道洞壁進(jìn)行人工開挖，為邊滾刀的外移提供空間，在有多把邊刀需要增加墊塊的情況下，擴(kuò)挖的準(zhǔn)備工作耗時較長；三是在刀盤具備擴(kuò)挖能力后，還要同步的更換刀盤的刮板，刮板必須與刀盤直徑相匹配，才能保證刀盤能夠及時的排出擴(kuò)挖產(chǎn)生的石渣，避免刀盤的重復(fù)磨損。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對上述背景技術(shù)中的不足，本實(shí)用新型提出一種具備大擴(kuò)挖能力的TBM刀盤，解決了現(xiàn)有技術(shù)中大盤擴(kuò)挖效率低，操作不靈活的問題。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種具備大擴(kuò)挖能力的TBM刀盤，包括刀盤本體和耐磨環(huán)，刀盤本體的面板上設(shè)有刀具，耐磨環(huán)設(shè)置在刀盤本體上且位于面板的后方，所述刀盤本體上設(shè)有沿徑向設(shè)置的擴(kuò)挖裝置，耐磨環(huán)上設(shè)有供擴(kuò)挖裝置伸縮運(yùn)動的開口槽，刀盤本體的面板上設(shè)有刮渣口。